髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)淺識

髕股關(guān)節(jié)靜態(tài)的髕骨與股骨動態(tài)的髕股關(guān)節(jié)第一頁，共22頁。股骨的解剖股骨滑車-位于股骨遠端前部，其中央有一前后走向的切跡將股骨遠端分為內(nèi)、外兩部分髁間窩-位于內(nèi)外股骨后髁之間，附著有交叉韌帶股骨髁-位于股骨遠端后部，分為股骨內(nèi)髁、股骨外髁；股骨外髁弧度大于內(nèi)髁且較為突前，股骨內(nèi)髁向后延伸Anthropometricmeasurementsofthehumanknee:correlationtothesizingofcurrentkneearthroplastysystems.HittK,ShurmanJR,GreeneK,etal.JournalofBoneandJointSurgeryBritishVolume.2003第二頁，共22頁。股骨的解剖內(nèi)側(cè)股骨與外側(cè)部股骨的骨節(jié)有不同的曲率半徑內(nèi)髁比外髁略狹窄，外髁更接近橢圓形內(nèi)側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)外側(cè)髁間窩髕面孫久一.國人全膝關(guān)節(jié)置換股骨截骨面形態(tài)測量學(xué)研究[D].第二軍醫(yī)大學(xué),2008.第三頁，共22頁。髕骨直徑:30-55mm厚度:19-26mm兩面凹的關(guān)節(jié)軟骨有4-7mm厚外側(cè)內(nèi)側(cè)正中的垂直的背脊張峻,候筱魁.髕骨的生物力學(xué)研究進展[J].醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.第四頁，共22頁。髕骨在髕股關(guān)節(jié)的功能解剖

（1）骨性結(jié)構(gòu)

髕骨為膝提供兩個重要的生物力學(xué)功能：它在整個運動范圍內(nèi)借延長股四頭肌力臂幫助膝伸直；并以增加髕骨與股骨間的接觸面來改善股骨上的壓力分布。（2）關(guān)節(jié)軟骨

髕股關(guān)節(jié)軟骨是人體中最厚的軟骨。最大厚度可達7㎜。髕股關(guān)節(jié)軟骨厚度并非均勻一致，軟骨最厚的部分位于骨嵴處。60%位于髕骨的外側(cè)關(guān)節(jié)面，分布于內(nèi)側(cè)者約20%。關(guān)節(jié)面軟骨厚度變化特點有助于增加髕股關(guān)節(jié)面的適合性。

張峻,候筱魁.髕骨的生物力學(xué)研究進展[J].醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.第五頁，共22頁。髕股關(guān)節(jié)的功能解剖內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面壓力>外側(cè)內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面髕骨軟化率較高HubertiHH,HayesWC.Patellofemoralcontactpressure[J].JBoneJointSurg,1984,66A:715-724

第六頁，共22頁。髕骨的功能是增強伸膝肌力量，這一目的是通過延長伸膝裝置的力臂而實現(xiàn)的。股四頭肌可以較短的收縮產(chǎn)生很大的位移。同時髕骨也能幫助分布伸膝裝置與股骨髁遠端之間的接觸應(yīng)力并作為籽骨為股四頭肌腱和髕韌帶提供附著。髕骨在髕股關(guān)節(jié)活動中的的作用張峻,候筱魁.髕骨的生物力學(xué)研究進展[J].醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.第七頁，共22頁。髕股關(guān)節(jié)受力膝關(guān)節(jié)活動時髕股關(guān)節(jié)的受力合力大小相同，方向相反，并通過髕骨傳遞第八頁，共22頁。膝關(guān)節(jié)活動時髕股關(guān)節(jié)的受力（PFJR）膝關(guān)節(jié)完全伸直時,髕股關(guān)節(jié)的作用力接近為零,隨膝關(guān)節(jié)的屈曲PFJR會逐漸增加

張峻,候筱魁.髕骨的生物力學(xué)研究進展[J].醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.第九頁，共22頁。35°35°PQJ80°80°PQJ膝屈90°膝屈5°AB髕股關(guān)節(jié)運動過程中受力情況第十頁，共22頁。髕骨在與股骨不同接觸時對兩側(cè)力臂的影響注：髕腱的力(FL)股四頭肌的力(FQ)HubertiHH,HayesWC.Patellofemoralcontactpressure[J].JBoneJointSurg,1984,66A:715-724

第十一頁，共22頁。髕骨切除的結(jié)果金麗穎.髕骨對膝關(guān)節(jié)運動影響的生物力學(xué)分析,山東體育學(xué)院學(xué)報,2008(02).AmisAA,FarahmandF.Biomechanicsofthekneeextensormechanism[J].Knee,1996,3:73-80

1.股四頭肌的肌力臂減小，髕腱至運動軸心減小2cm肌力下降30%屈膝位伸膝力量增加約20%患者常不能完成最后10-15%伸膝2.切除后，肌腱在滑車上摩擦

股骨髁軟骨磨損

3.伸膝過程肌力的增加，導(dǎo)致脛骨關(guān)節(jié)應(yīng)力增加

脛骨關(guān)節(jié)軟骨退變

第十二頁，共22頁。髕股關(guān)節(jié)的變化髕股關(guān)節(jié)運動過程髕骨關(guān)節(jié)面變化屈膝20°——開始接觸

（2.6）屈膝45°——髕骨中1/3與滑車中部開始接觸(3.1)屈膝90°——髕骨上1/3與滑車上部開始接觸

（4.1）屈膝120°——髕骨內(nèi)外側(cè)面與滑車開始接觸

（4.6）BullAMJ,KatchburianMV,ShihYF,etal.Standardisationofthedescriptionofpatellofemoralmotionandcomparisonbetweendifferenttechnique[J].KneeSurg,SportsTraumatol,Arthrosc,2002,10:184-193.

第十三頁，共22頁。

維持髕股對合的平衡機制

伸膝裝置、內(nèi)外側(cè)支持帶、肌力、股脛角和股脛間的Screw-home機制、Q角、髕骨位置、髁間槽發(fā)育程度、外力等，因此，良好的髕股周圍結(jié)構(gòu)及其力學(xué)平衡，對維持髕股的正常排列和穩(wěn)定具有重要的作用。

第十四頁，共22頁。Q角定義：從髂前上棘到髕骨中點連線代表股四頭肌牽拉力線，從髕骨中點到脛骨結(jié)節(jié)連線與股四頭肌牽拉力線相交之角即為Q角第十五頁，共22頁。Q角的意義評估下肢力線,反映下肢的力線問題可以估計髕骨向外側(cè)移動的程度。作為治療方案的主要衡量標準伸膝裝置外翻角的反映：脛股關(guān)節(jié)伸直過程中的扣鎖機制使脛骨結(jié)節(jié)向外移位。（隨著股四頭肌的收縮,膝關(guān)節(jié)完全伸直,髕骨從股骨髁滑車溝中滑出,通過此過程中的髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋、脛骨相對股骨的外旋,脛骨結(jié)節(jié)向外移位,形成Q角）

邱玲,鄭旭,袁松柏.Q角的理論與臨床應(yīng)用思考[J].中國康復(fù),2009,24(04):275-276.第十六頁，共22頁。屈膝90°位Q角測量髕骨中心到脛骨結(jié)節(jié)中心連線與股骨內(nèi)外髁連線的垂線之間的夾角

正常為0°

超過10°，提示脛骨結(jié)節(jié)過度外偏

比傳統(tǒng)伸膝位測量Q角準確屈膝90°位Q角也稱為結(jié)節(jié)-滑車角第十七頁，共22頁。Caton-Deschamps指數(shù)Insall-Salvati指數(shù)Blackburne-Peel指數(shù)髕骨結(jié)構(gòu)位置的評估第十八頁，共22頁。A：髕骨關(guān)節(jié)面最低點到脛骨平臺輪廓前上角的距離B：髕骨關(guān)節(jié)面長度A/B為Caton指數(shù)

正常為1，>1.2高位髕骨，<0.6低位髕骨

優(yōu)點：易于規(guī)劃和評估脛骨結(jié)節(jié)移位效果。術(shù)中仍需實際測量和調(diào)整。

缺點：10%難分辨脛骨前上緣。

Caton-Deschamps指數(shù)第十九頁，共22頁。A：髕韌帶長度B：髕骨長度A/B為Insall-Salvati指數(shù)

正常為1，>1.2高位髕骨，<0.8低位髕骨

優(yōu)點：不受屈膝角度影響，易于操作。

缺點：

需依賴髕骨下極和脛骨結(jié)節(jié)解剖位置

不能用于評估脛骨結(jié)節(jié)移位效果

Insall-Salvati指數(shù)第二十頁，共22頁。A：髕骨關(guān)節(jié)面最低點到脛骨平臺延長線的垂直距離B：髕骨關(guān)節(jié)面的長度A/B為Blackburne-Peel指數(shù)

正常為0.8，>1.0高位髕骨，<0.5低位髕骨

優(yōu)點：不受屈膝角度影響；